重症监护室中的救命神器——超声
摘要
本文重点介绍了ICU中的救命神器——超声。我们将回顾超声在资源受限ICU中的应用，以及针对资源丰富但操作环境受限的ICU中的超声设计元素。在足以胜任的重症医师手中，超声诊断仪可挽救万千生命；如何训练一线医师掌握重症超声，本文将通过相关研究一一进行回顾。
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概述
ICU医师需要掌握各种生命支持机器以发挥其作用。这类情形常见于重症超声场景中（CCUS），训练有素的操作者，使用机器指导着危重患者的诊治。他们采集高质量的超声图像加以解读，并立即通过合理有效的方式用于治疗。机器只是机器，要靠合格的使用者操作方能发挥救人的作用。本文总结了三种救治患者的先决条件：训练充分的操作者，辅以设计精良适合临床场景的超声仪，根据检查结果在床旁使用有效方案施加救治（图1）。同时我们也将回顾是否有证据基础来支持超声诊断仪可能挽救生命的论点。
条件受限下的CCUS：资源有限的ICU
我们认为CCUS可以在资源不足的ICU中挽救众多生命，这里可能缺乏CT、磁共振成像，甚至胸部X线都不易获得。在熟练的医师手中，CCUS通过其高效而低廉的方式获取重症救治所必须的影像。
中低收入国家所受到的限制（人力和物资不足）并不应视为单一的问题。它影响着全球大多数重症患者的救治。比如看一看脓毒症的情况（CCUS的重要指征），2017年所统计，4100万病例中的85%、以及800万相关死亡中的85%发生于社会发展指数处于中低位的国家。相似的人力和物资限制也同样影响着资源丰富国家，在COVID-19大流行期间危重患者数量激增造成了困境。这些限制也会存在于传统ICU以外处置危重患者的场景（如急诊科、患者转运、人道主义救援医疗等）。这些共有的限制困扰正是低成本革新需求所提供的机遇。低成本解决方案须满足需求但在质量上不可让步。出于由下而上的方式，终端使用者的需求和操作环境正是革新过程中面对的核心。对于主要由临床需求驱动形成方案的CCUS而言，以患者为中心的解决方案具有重要意义。在床旁检查和传统辅助检查之间，CCUS构建了重要的桥梁。依照逆向创新的思路（即一些来自低收入国家的经验，可移植用于富裕国家），除了资源受限的环境外，在资源限制一般的情况下CCUS同样发挥出性价比优势。
一台理想而廉价的CCUS设备，应从临床需求的深度理解、操作环境及相关痛点来获取临床视角，针对核心需求建造出坚固耐用、功能强大的机器，从而提供高效高质的终端解决方案（表1）。
目标被细化到最精确地满足需求，在质量上寸步不让，摒弃华而不实的附加。在对强大的人工智能（AI）发展的预期中，因为AI图像解释的高速发展，廉价的CCUS机器应保留未来升级的潜力，并可通过运行中的互联网卫星在全球远程应用这一可靠的决策工具。尽管独立于机器设计本身，为了救治病患，需要对图像获取/解释的合理应用进行适当训练。近期随着学习和通讯技术方面的进步（如线上课程、模拟与远程医疗），将其用于更为便捷广泛地传播训练课程，以达到重现床旁教学的目标。一些便携式超声设备（UPUM）已经可以将智能手机或平板设备转化为集成的远程超声解决方案，将双向视听通话与实时超声流媒体结合起来，从而将全球各地的临床医生实时连接起来。这样CCUS就可以建立起一个国际专家网络协助组，以协助全球范围内的图像收集和充分的实时解释。这也将使CCUS的研究全球化，以帮助制定更一致的国际建议。
是否有证据可证实CCUS在资源受限环境中可产生作用？Shaddock等就2010-2021年间关于便携式超声设备在资源受限环境中的使用情况进行了系统综述，其方法使用了标准化的系统综述和荟萃分析Cochrane指南。纳入了符合条件的23篇文献，尽管各研究的方法学质量较低、存在较高偏倚风险，其结论为便携式超声仪已在乡村、偏远及资源不足地区大范围使用。通过急诊早期诊断和筛查研究获得有用的临床信息，改善了患者的预后。
CCUS用于诊断ARDS的一个例子是ARDS的Kigali定义。在资源丰富ICU中，柏林标准是ARDS诊断的共识，但在资源不足的ICU中由于胸部影像检查的缺乏限制了柏林标准的应用。在ARDS的Kigali定义中，肺部超声替代了胸部X线成为影像学依据。
然而现实是目前为止关于CCUS在资源受限环境中作用的证据依然很有限。其中一个可能的原因是面对着此类ICU实践困难挑战的重症医师群体，既没有时间也没有获得支持来进行精心设计的研究活动。尽管还没有可在资源匮乏ICU中改善重症患者诸如发病率和病死率等预后的证据，对廉价CCUS的有效宣传可促使以超声为核心驱动的多用途方案广泛实施，从而改善临床结局。
资源匮乏ICU中CCUS设备的设计要求
CCUS可成为资源匮乏ICU中主要且唯一的影像学获取方式，因此在此类充满困难的实践环境中，成本、耐用性和易用性成为了设备设计的关键元素。传统用于心脏诊断和影像学服务的大型全功能超声仪，因其笨重、占地面积大、维修困难，而且在一些操作环境中无法固定，并不适合资源受限的ICU中应用。较小的推车式可移动设备存在着同样的问题，固定困难、维修不易、成本相对较高等。在资源受限ICU中，所存在的操作环境空间受限问题（救护车、航空转运、太空、偏远地区救援），设备设计需遵循相同的理念。
新一代的便携超声设备（UPUM）因其价格低廉、图像质量良好且易于使用，最为适合用于资源匮乏的ICU中。此设备仅衣袋大小，由重症医师个人直接操控，解决了安全固定的问题。当前的UPUM设备设计包含一个探头，可连接于专用小型屏幕，或直接与智能手机连接。由于智能手机无处不在，将探头和智能手机相连是优秀的设计选项，在没有网络信号的地区则需要专用屏幕。多数UPUM运行远程医疗功能、允许图像云存储和远程训练。一些设备具备完整多普勒功能，某些设备可以承受一米距离的摔落——耐用性符合远程ICU实践要素。某些新一代UPUM加入了AI功能，包括自动图像解释，为操作者提供优质图像获取指引等。初代AI着眼于心脏超声，但将会扩展至所有CCUS项目。UPUM设计已经有了快速演进。历史悠久的大牌厂商和初创公司都已布局UPUM；面对各自复杂的场景，超声仪迅速进行了软件升级，在市场上有各种各样的选择。图2总结了一些UPUM的设计元素。设备类型迅猛增长，已无法对机器的类型和性能进行全面讨论。单探头设计的机器可以同时用于血管和躯体成像，成本约为2000-4000欧元；而需要单独的血管和躯体探头的专用屏幕型号的成本为8000 - 12000欧元。在资源不足的ICU中广泛使用UPUM可能会对提供救治和挽救生命产生重大影响，前提是重症监护医生在使用UPUM方面受过良好培训。
资源丰富ICU中的超声仪
多种超声仪在资源丰富的ICU中使用
1. 大型全功能机器：这些机器具备卓越的图像质量，巨大屏幕，高阶功能如3D成像和弹性应变，以及精密复杂的操控。由于操作困难，它们不适合在繁忙的ICU中进行快速、大批量的床旁扫查，但很适合集体会诊使用。
2. 小型推车安装系统。这种安装于滚轮小车上的超声仪具有高度移动性，具备完整多普勒功能，早在2000年早期就以两种不同设计方法在ICU内广泛应用。翻盖式设备被设计为具有相对小屏幕的单一用途设备，而笔记本电脑风格的设备具有较大的屏幕，可能具有双重用途，既可以作为超声仪，在某些型号中还可以作为计算机。新一代机器具备密封式平板控制，方便进行消毒。两组类型通过不同探头选择（包括经食道探头TEE）可以获取合格质量的图像，且方便ICU团队共享使用。
3. 混合类型机器。它们结合了小型推车式机器与大型全功能型机器的特点，具有小型滚轮、大型屏幕、重心较低、图像质量接近高端机器、具备翻盖式设备所没有的成熟操控系统，以及TEE功能。其合理的价格、卓越的图像质量、在ICU中的高度移动性以及大尺寸屏幕都预示着将会替代前一代推车式机器，后者将退出历史舞台。
4. UPUM。在资源不足的ICU中UPUM可能是唯一可用的设备，其主要目的并非取代大型机器；而是将CCUS的覆盖范围扩大到医院的每个部分，以便在ICU的紧急情况下快速使用。有了自己的UPUM在手，有能力的重症医生就可以立即在ICU内全天候使用救生设备，不需要依赖更大的机器来完成所有扫描功能。一旦UPUM被广泛使用，可以想象的是，每一个有能力使用CCUS的重症医师都将通过ICU政策或个人购买获得UPUM。
UPUM大有前途，但也存在风险。其价格和易用性可能导致未经充分训练的重症医师也可以广泛使用。这将会给患者带来风险，操作者也会承担医学-法律风险并在专业领域内名誉扫地。为了挽救生命，超声诊断仪使用中需要对一线重症医师进行有效的培训。
CCUS的培训与技能
超声诊断仪只有在经过良好训练的重症医师操作时才发挥作用，因此在CCUS中进行有效的培训，从而提高其技能，是使超声诊断仪能够挽救生命的关键。鉴于充分培训对培养能力的重要性，本节总结了培训和技能的一些关键要素。本文的讨论受限于稿件篇幅的限制，旨在让读者对CCUS这一重要方面具备大体认知。
CCUS的技能要求掌握图像采集和图像判读。此外，它需要掌握CCUS的认知基础，包括如何将检查结果整合到临床环境中。培训和评估应平衡强调技能的这三个组成部分。重症学会制定了CCUS培训目标的基础和高级水平的指南，但课程的内容、时长和传授模式仍有很大的差异。考虑到寻求学习CCUS的医生的异质性，实施一个通用的培训模式存在困难。关键目标是培训获取CCUS的全面技能。
CCUS的认知基础可以通过教材、文献、网络材料和课程来获得。最初可以在健康人体或模拟器上教学图像采集，因为使用模拟器可以加快技术技能的学习曲线。接下来是用于ICU患者的实践。基本的扫查技术可以在课程中通过上手训练来实现，但技能是通过纵向训练（longitudinal training）来实现的。基础超声心动图不应成为图像质量不合格的同义词；重症医师应努力保持高图像质量标准，并提供形成性反馈和监督。直接监督（同时有专家的基准参考意见）的作用不应夸大，但独立实践与监督实践的最佳比例尚不清楚，而且可能因人而异。定期反馈对于完善精神运动技能（如手眼协调）和避免习得性错误是必要的。由于监管仍然是培训的瓶颈，重症医师可寻求与其他专业合作，如心脏科、麻醉科或放射科。
CCUS的技能评估应该嵌入到培训中，但技能评估的方式存在异质性。例数要求和培训时长并不能保证胜任能力。研究报告的最低例数在25到50之间，以保证基础超声心动图能力。对于非心脏项目，尚无明确的研究；仅基于专家意见推荐培训例数。建议专家指导者对扫查的质量、完整性和解释的准确性进行独立评估。虽然已经实施了国际标准和认证的尝试，但未经认证的做法仍然很常见。
技能的保持仍然是一个问题，因为短期培训后的技能保持是可变的。为了确保继续教育和质量保证，有必要由专家对扫描结果进行系统归档和审议。
ACCE培训：有用的模式？
2014年，欧洲重症医学协会（ESICM）发布了高级重症心超（ACCE）的培训专家声明。工作组建议，由于ACCE所需的能力比较复杂，需要正式的核证程序，该程序在上述声明中有详细阐述。该框架被用于开发欧洲心超认证（EDEC）。EDEC项目由ESICM工作组开发和管理，自2016年以来一直在运行。北美的重症协会通过国家超声心动图委员会（NBE）开发了一个类似的认证计划，自2018年以来一直在运行。虽然这两个认证过程有一个相同的目标，那就是确保在ACCE方面的能力，但它们在过程的某些方面有所不同（表2）。进入EDEC认证过程需要具备基础水平的超声心动图技能，因为这是所有重症医师初始培训的一部分。NBE认为，ACCE技能本身包括基础水平的重症心超技能，因此对基础水平心超技能没有具体要求。目前，EDEC认证必须具备经胸和经食管超声心动图（TEE）技能。NBE可能会在他们的认证中加入TEE。目前尚不清楚ACCE是否比使用CCUS（包括基础水平心超）在以患者为中心的结果方面有更多的优势；这需要进一步的研究。
这两个正式认证项目的成功提出了一个问题，即这种技能认证的模式是否可以应用到CCUS的其他部分。这是一个有争议的提议。2014年，参与撰写ESICM能力声明的专业协会建议不要对CCUS进行正式认证。这一立场的理由是CCUS培训应该嵌入到重症培训中。如果是这种情况，对CCUS的特定认证要求意味着其他常规程序，如气道管理或支气管镜等，也需要认证过程，从而打开了潘多拉的盒子，即，这可能导致对所有类型的标准ICU程序的认证要求。开发CCUS认证过程的复杂性和成本也将是令人望而却步的。
ACCE认证过程的成功表明应当重新考虑这项建议。一个标准的CCUS课程和标准化的测试程序，包括图像采集和解释，将确保学员有足够的技能水平。由此产生的认证将确认重症医师可胜任CCUS。这将重复目前存在的ACCE认证的情况，即，如果重症医师在ACCE中获得EDEC或NBE的认证，这将确保他们具有高水平的能力。因为目前CCUS培训的质量参差不齐，一个正式的认证过程将保证声称具备CCUS技能的重症医师是真正有能力的。根据ACCE项目的经验，CCUS认证过程的开发机制将相对简单。主要困难在于建立一个国际上接受的统一的能力定义，类似于为ACCE所建立的定义。让所有重症医师在CCUS接受足够的培训是一个令人钦佩的目标，但目前只是一种愿望。超声诊断仪只有由熟练的使用者操作才能挽救生命。目前的现实情况是，用户的能力只能通过与ACCE认证质量相似的正式认证过程来保证。
研究证据：CCUS真的能挽救生命吗？
一些重症医师会谈及临床上的重要发现，患者因此而挽回生命（如心包填塞、张力性气胸等）；善于思考的重症医师会问出这个问题：有研究着眼于此吗？抑或我们只能依靠个人经验或直觉判断来支持CCUS应用？
2017年，ICM发布了CCUS的研究议程，提出了应开展的10项研究/试验，以进一步支持其效用。五年过去了，尽管有这样的战斗呼吁，关于CCUS的研究并没有取得太大进展。我们认为理由有两点。第一，使用CCUS的医师天然认为CCUS可挽救生命。由于缺乏临床平衡，已经完全将CCUS纳入临床实践的ICU团队将不倾向于参加被禁止使用CCUS的前瞻性随机对照试验。第二，证明CCUS可挽救生命需要满足三个条件（图1）：提供充足的超声机器满足随时可用；经过充分培训的医生能够准确执行和解释CCUS研究，这两者已经讨论过；另需一个标准有效的方案用以根据检查结果指导患者的治疗。虽然机器现在已经广泛使用，但其他两个要求可能更难实现。就像研究血流动力学监测方法一样，在研究CCUS时，获得的数据必须足够准确，且与影响治疗决策相关，而且要求基于系统指导方案的治疗更改可改变临床结局。
对不同地点（ICU、急诊科、手术室）的CCUS的研究表明，目前旨在证明CCUS可能挽救生命的研究在设计、质量、人群、目标和结论方面非常不同。一些研究得到了阴性结果，另一些研究甚至认为超声机器可使预后恶化。我们最近报道了一篇关于实施和报告重症心超研究方法的系统综述和文献评价。在256项研究中，发现在左室收缩和舒张功能、右室功能、液体管理和高阶超声技术等领域的研究设计和报告在全球范围内较差。例如，呼吸机设置中，即PEEP，平台压，潮气量分别只在32%，19%，28%的案例中报告，而这些指标对充分解释检查结果并实施相应的合理治疗非常关键。由此可以得出需要合适的方法学来引导和报告重症超声研究，且可影响到CCUS研究。
然而，有一些合理的直接或间接数据可能表明CCUS实际上可以挽救生命。在考虑超声检查对预后的影响时，其作用可区分为其引导操作过程的效用以及确定危重疾病诊断和治疗的作用。与盲插技术相比，超声在ICU中引导多种操作（如中心静脉置管、胸腔穿刺术、腹腔穿刺术、ECMO置管等）具有实用价值。许多研究报道，超声引导技术用于中心静脉导管放置可提高成功率并减少副作用，从而改善结局。最近一项对354名儿科危重症患者进行的前瞻性多中心观察性研究发现，与体表定位技术相比，使用血管超声引导与首次成功率增加、穿刺次数减少以及并发症减少有关。直观地看，超声控制会提高器械插入的安全性，因此我们认为超声引导针头和器械置入目前是具备超声的ICU的“行业标准”。
关于CCUS因其对诊断和治疗的影响而改变患者结局的可能性，在一项对165例患者进行的前瞻性观察对照研究中，在床边使用UPUM改善了合理诊断的比例、初始治疗的时间和潜在的预后。在一项对367名慢性血液透析患者进行的随机多中心试验中，在1年半的随访观察，透析前肺超声 （LUS）评估肺充血水平以滴定超滤可降低失代偿性心力衰竭复发和心血管事件的风险。在血流动力学稳定后需要肾替代治疗的危重患者中如何观察到类似的结果仍有待评估。在123例因心力衰竭入院的患者中，随机分入LUS组，鼓励医生根据b线数量改进利尿剂治疗，导致患者在出院后180天随访期间接受了更多利尿剂，结果急诊次数、因心力衰竭恶化住院和死亡（复合结局）均减少。类似的方法未来可以在ICU住院期间进行评估。在一项荟萃分析中评估了床旁超声检查对急性呼吸困难患者的益处、危害和诊断准确性。在59例脱机诱发肺水肿高危患者中，在自主呼吸试验前后立即进行心超检查有助于优化治疗，主要是通过促进液体负平衡来改善脱机成功率。对6361例因脓毒症收治ICU的患者的MIMIC-III数据库分析发现，51%的患者接受了由超声医师完成并由心脏专科医师解释的正式经胸超声心动图检查（TTE）。结果显示与第1天体液正平衡和更多的多巴酚丁胺输注有关。28天的死亡率显著降低，使用超声检查的患者可以更快地停用血管升压药物。从全国住院患者样本中可见，2001年至2011年间超声心动图的使用增加，并与因心力衰竭、脓毒症和急性心肌梗死入院患者的预后改善相关。在90例感染性休克儿童患者中，随机接受超声心动图引导治疗的患者休克逆转时间较短，液体平衡较低，多巴酚丁胺输注率较高，且较早开始，因休克未纠正导致的死亡率较低。在一项纳入550名休克患者的随机对照研究中，使用一次性TEE探头来更连续地监测血流动力学显示，低灌注体征的纠正时间、器官支持的持续时间、住院时间和ICU死亡率没有差异，而在前72小时内血流动力学不稳定的纠正时间较短。最后，一项86例感染性休克患者的随机对照试验，将早期目标导向治疗与CCE目标导向治疗进行了比较，显示CCE组12和24小时的累积输液量和液体平衡降低，6小时乳酸清除率提高。
目前还没有设计良好的大型前瞻性随机对照研究能够令人信服地证明CCUS能够改变危重疾病的死亡率或发病率。现有文献仅提示有正面的效果，对于在日常实践中使用CCUS的一线重症监护医师来说，这可能仍然是现实。考虑到很难找到对CCUS有临床平衡的ICU团队，也难以满足对确定超声成像的准确性、确定图像解释的正确性的挑战需求，而且任何由结果预先决定的治疗方法都难以标准化（患者群体的异质性和其他方面临床治疗的可变性使情况变得复杂），因此很难想象会有循证证据证明CCUS像ICU中广泛使用的其他影像学方法可以一样改变预后。成像是重症监护实践的一个关键要素，因为它被用于建立诊断。现代医学实践的一个基本原则是，获得准确的诊断可以改善患者救治，诊断是有效治疗的保障。由于CCUS与CT扫描、MRI和胸部x线摄影一样，都是成像方式，它们的用途是确定诊断。它们不是治疗性的，因为只有临床医生才能根据所感知的诊断来决定治疗方法。与其关注一种特定的成像方式本身是否能改善结果，未来的研究活动应当更好地关注如何培训重症监护医师进行CCUS，并将其研究结果整合到一线ICU功能中去。
结论
超声、CT、MRI和标准X线，因其有助于加强医师做出诊断，而在ICU中具有共同的用途。临床医生使用这些信息来建立治疗方案。CCUS具有独特的优势，即成像方式由一线重症医师在床旁进行即时、重复、连续和目标导向使用。超声咨询服务和先进的成像方式将一直在ICU中有重要的应用，但高质量的推车式机器和UPUM的广泛使用使超声机器在挽救生命方面具有独特的地位。这既适用于资源充足的ICU，也适用于资源有限的ICU。在这些场景中 UPUM作为主要的影像学方案具有重要作用。在图像采集，图像解释等方面的基础认知能力，有助于重症医生使用超声诊断仪挽救生命。这必须通过充分的培训来实现。
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